华东交通大学 车辆电器 客车轴温报警器

二、TKXW—1T型轴温巡检报警器的电路原理 报警器整个电路的工作电源由车辆上44～60伏 直流电源供给，当S1开关接通后48V电源经保险 BX经R1、K2、二极管V3，经π型滤波，再经逆变 器和整流器而产生（对地而言）电压供仪器使用。 ±5伏电压加到IC67556/2使用谐振荡器开始起 振，每3.5～4秒发出一个脉冲，由7556的“5”端子 输出至IC34520的输入端“1”，计数器开始计数， 轴位显示器显示轴位。并相应控制电子开关，将相 应轴位的传感器由温度信号变成的电信号经4051 的输出端“3”，经K5、K4去告警电路的比较器输 入端和轴温显示电路。
二、KZS/M－Ⅰ型轴温报警装置的作用
1．即时显示全列车各轴温和环境温度。 2．监测全列车各轴位轴温，只要有任一轴位 轴温高于环温40 ℃或轴温达到90℃时，即声光同 时报警。 3．乘务员在列车任一节车厢均可了解全列车 任一轴位轴温，实行时钟记录并存储报警记录，以 供建立列车维修档案。 4．自动检测显示轴温传感器线路是否短路或 开路。
数字传感器内部其实也是PN结，它采用专用的变换电 路把温度转变成数字信号，控制器在读取数字温度传感器 的信号时不需要再经过其它转换而直接读取温度的数字信 号。为保证温度数据的完整性，准确性，DS1820在输出 温度数据时，附有CRC校验，这样可以保证控制器读取正 确温度。 DS1820具有独特的单总线数字接口，即DS1820与控 制器交换数据时，不需要单独供电。其数据线既可以用来 读取数据，也可以用于向DS1820供电，在轴报中，只需 要数据线和地线就可以测温。 由于数字传感器和控制显示器之间传输的是数字信号， 而不是电压值，且带有校验功能，因此相对于模拟传感器， 串联电阻和并联电阻对数字传感器的影响很小。
第九章 客车轴温报警器
第一节 轴温报警器概述
轴温报警器是一种车载自动巡回检测轴承温度 变化，超限预警的装置，对运行中的旅客列车进行 轴承状态监测，当车辆车轴轴颈温度超过允许的温 升数值时，能自动定量告警 。 一、轴温报警器分为： 1.分立式 2.集中式 二、轴温报警器组成： 1.温度传感器（车下） 2.温度报警仪（车上）
1.轴温显示电路 轴温电信号VIN由 4051“3”→K5.K4→K8.K7→R42→IC7107输入端 →7107A/D转换→计数器计数→锁定、译码→驱动器 →LED发光数码管显示轴位温度。 2.告警电路： 告警电路由比较器和IC7555等组成，报警温度有两 种：一种为定点90℃±2℃报警；另一种为跟踪外温加 40℃±4℃报警。可根据需要选择。 轴温信号输入到告警电路比较器进行比较，当轴温低 于告警温度时，比较器输出为低电平，使7555不能产生 振荡，同时使二极管处于反向偏置不能导通，不能开通控 制电路。当某轴温超过告警温度时，比较器输出高电平， 使7555产生振荡，此时蜂鸣器发声，红灯闪烁，同时输 出的正电位使V14正向偏置去控制多谐振荡器停振。
2．多路电子开关 本仪器采用的模拟开关CD4051为八选一多路 电子开关，由图可知，改变输入端C、B、A的二 进制数值能使某一路开关接通，并由3号输出端向 轴温显示器输出该轴位的轴温电压信号。 禁止端INH为“0”时，根据输入的地址码C、B、 A状态，选通一个通道，输出对应轴位的轴温电压 信号。 例如：C、B、A为0、0、0时选通0位（即8 位）,1、0、0时选通4位，1、0、1时选通5位，其 通路符合4C+2B+1A 禁止端INH为“1”时，8个通道全部关断
上供电为40-60伏直流电源，为此须将44～60伏直流先变换成交流，经调压、整 流、稳压成为±5V的稳定直流电源供仪器使用。电路原理见图。 （1）直流变换器中，自激振荡器是采用的矩形电压发生器，其原理与BY2型逆变器电路原理相同。 （2）整流及稳压微波电路由B1次级圈供给的电压经高频二极管以中心抽头全波 整流电路形式整流以后，通过7805三端稳压器获得+5V电源；通过7905三端稳压 器获得-5V电源供仪器所有电路运用。
(2)轴温传感器作用:传感器对车轴温度感应探测，并将温度变 化的物理量转变成电信号，送入数字式仪表进行放大、转换。 (3)轴温传感器工作原理：二极管的温度特性可知，当温度变 化时，二极管的正向伏安特性曲线将发生变化，温度越高，电流变 大，特性曲线左移。如图
假设二极管电流一致，则其压降与温度成一定 关系，即温度升高，管压降降低，利用此特性可将 半导体二极管制成负温度系数的传感器。 由上图所示的传感器伏安曲线的温度特性可看 出：当传感器工作电流ID为300UA时，传感器两端的 电压与温度有关，其灵敏度为约为-4.36mv/℃，当 温度恒定，工作电流改变时，V也改变，因此，工 作电流应为恒流，不受环境影响。使电压与温度成 反比。
三、KZS/M－Ⅰ型轴温报警装置的特点
1．仪器能与数字式传感器和模拟式传感器兼容。能 自动识别、自动兼容任意混装数字和模拟传感器。 2．具有全列车报警功能和单独报警功能。乘务员在 列车的任何一节车厢都可以知道整列列车任何一节车厢任 何一个轴位的轴温，这大大减轻了乘务人员的工作量。 3．仪器采用一体化结构，温度测量、显示、数据信 号传输、电源等都在一台机器内，只需接上传感器就可以 正常工作。若不连接载波线，则只能当一般的轴报仪单独 使用。仪器联网使用时对广播无干扰。 4．采用先进的模块式开关稳压电源，能在直流 36~72V范围内可靠工作。一体化结构，工作可靠，带负 载能力和搞干扰能力强，不易损坏，克服了一般逆变电源 的缺点。
第二节 温度传感器 一、模拟传感器 轴温模拟传感器，采用两只二极管串联使用，并在两 端并联一Fra Baidu bibliotek电容，提高了其灵敏度及抗干扰能力。 （1）传感器的性能参数如下：
工作电流 300±2% µA 并联电容 0.1µF 串联电阻 13Ω，附加误差< 1℃ 并联电阻 80KΩ，附加误差< 1.5℃ 工作环境温度 -50℃～129℃ 测量温度范围 20℃～90℃ 温度与电压特性应符合下式： V=（1235-4.36t）±4.36mv V—传感器两端电压（mv） t—温度，在-45℃～120℃之间（℃） 工作环境相对湿度 不大于95%
系统网络结构见图
1、系统网络
轴报器主机和分布于各车厢的轴报器从机 通过通信线路联接一个总线式的通信网络。 每个轴报器作为一个通信节点，均可以通过 开关设置为主站或从站。当主站发生故障时， 可任选其他轴报器作为主站，重新构成通信 网络，保证信息传输的可靠性。
2．轴报器主机
轴报器主机主要由单片仪、掉电保护数据存储器、IC 卡数据接口、显示器、蜂鸣器、红外遥控接口、通信接口 及日历时钟等组成。 主机用来显示各车厢各轴位的轴温信息和报警信息， 监测全列车整个网络的通信状态，当有从机与主机通信中 断时，监测灯闪烁。巡回显示各车厢的时间为（15±5） S，定点显示某轴位恢复时间为（160±30）。未接到数 据时，显示E－8。报警时，显示其车箱号、轴位、轴温。 若有几个轴温同时超限，则报警交替进行。 主机上有标准的IC卡数据接口，可以记录打印。
当使用数字式传感器时，计算机不断地向数字式传感 器发出温度转换命令，然后检测传感器温度转换是否完成， 当温度转换完成后，则把读取的温度值进行比较。如果不 正确，则重新读取。 当使用模拟式传感器时，由传感器来的信号经微型计 算机进行控制处理。首先，模拟式传感器所产生的电压信 号通过A/D转换为数字信号，计算机读取转换后的数字信 号进行数字滤波，对经过滤波后的数值进行计算处理，转 换为温度值。 仪器把温度值送到显示屏显示，同时对得到的温度进 行判断，如达到所规定的报警温度即进行声光报警，并将 有关信号通过调制解调器送出使其它车厢亦进行报警，并 显示出超温度的车厢、轴位和轴温，达到集中监测的目的。 仪器根据需要，可以联接IC卡轴温数据记录仪，实现轴温 监测的自动化。
4．轴位显示电路 轴位显示电路如图3-8-10所示，由4520同步 加数计数器、4511BCD七段锁定译码器及4002 四输入或非门再加数码管组成。其主要功能是 完成八个轴位的循环显示。4511译码器将BCD 码译成0.1.2.3.4.5.6.7显示，为了使数字与轴位 对应，需将0改为8，因此引入4002输入端或非 门电路，可完成将0显示改为8显示的功能。
当U2电压随温度升高而降低时，运放的正向 输入端电压上升，使输出电压U1下降；当U2电压 随温度下降而升高时，输出电压U1上升。即U1随 U2的变化而变化，但U1-U2可保持不变，这是因 为运算放大器的输入阻抗很大，因此它们的输入电 流很小，几乎为零，这样使U4的电位与U2的电位 相等，由于U2与U4的压差由稳压管V2作用而稳定， 即U1-U4=U1-U2也保持稳定，由于R不变，使流 过传感器的工作电流不变。
3．脉冲信号发生器及单稳电路 如图所示为脉冲信号发生器及单稳电路作锁定 时间为2分钟的间息脉冲发生器。它们是由一块 7556CMOS双时基电路组成，其中一时基电路作 一基本多谐振荡器为脉冲信号发生器，另一时基电 路作一标准的单稳电路。
如图所示，多谐振荡器的复位按钮与单稳电路和触发 按钮为一双触头同步按钮，也就是同一按钮。多谐振荡器 的复位触头与单稳的触头是同步进行的，这样在多谐振荡 器一复位后，紧跟着就送出一个正脉冲驱动轴位计数电路 翻一位，同时另一同步按钮触发单稳电路，使间息脉冲发 生器输出一个2分钟宽度的正脉冲，通过三极管倒相，将 多谐振荡器锁住，多谐振荡器停振2分钟，解除多谐振荡 器停振信号，脉冲信号重新工作，计数电路进入计数使测 试进行循环巡检。 图中加有一时基电路555，其控制端由报警比较器输 出控制，比较器的预置端（即运放的同相输入端）由外温 及跟踪开关选择其设定的电压，当测量电压（即反相输入 端电压）低于设定电压时，比较器翻转，输出端电位由低 到高，使555产生一个频率为1Hz左右的方波，推动发光 二极管及小蜂鸣器作声光报警。
3．轴报器从机
轴报器从机主要由单片机、显示器、蜂鸣 器、红外遥控器、通信接口及日历时钟等组 成，结构框图见图3-8-13。 轴报器从机用来显示本车厢各轴位的轴温， 巡检时间为（15±5）S，定点显示某轴位恢 复时间为（160±30）S。报警时，同时显示 轴位、轴温。若传感器开路，显示E-1，传感 器短路，显示E-0。
（二）温度传感器工作原理： DS1820测温是通过对时钟周期计数实现的。 电路中有两个振荡器a和b，a振荡周期不随温度变 化，b的振荡周期随温度变化而成比例变化。电路 在振荡器a的一个振荡正半周期内（门控周期）， 对振荡器b的周期计数，计数的结果就对应了温度 值，如图：
三、轴温传感器结构与安装： 1.传感器为螺栓结构 传感器固定在每个轴端的箱体上，用电缆与安 装在乘务员室内的仪表联接。采用铜质材料，外形 高度不大于50mm，连接螺杆长度不大于15mm， 采用普通螺纹M16，其螺杆长为15mm，螺纹有效 长度为13mm。传感器引出线长为750mm，接线 端应附带4mm的镀银焊片。
2.传感器的安装 按照规定方式进行配线，将传感器引线接至仪 器接线端。按照部统一规定，接线端的排列顺 序如下：
第三节 TKZW―1T型分立式轴温报警器 一· 组成： 由温度传感器、轴位电路、多路电子开关、信 息处理电路、A/D转换电路、报警电路及电源变换 电路组成。 其原理图及框图如图
1.信号处理电路 为了保证流过二极管传感器的工作电流恒定， 采用了传感器信号处理电路，由稳压管V2和运放 组成的恒流电路。如图
二、数字温度传感器 DS1820数字温度传感器具有抗干扰能力强、 功耗低、高性能、选配微处理器容易等优点。 (一）特点： 1.传感器内部将模拟信号转换成数字信号，以 脉冲数字的形式输出温度信号； 2.可联网，方便分散点测量； 3.通过数据线提供寄生电源，不需再单独供电； 4.温度测量精度高； 5.报警检测命令可识别和定位温度超限节点。
第四节 集中式轴温报警器 KZS/M-1型集中式轴温报警装置是一种联网 型集中式轴温报警装置，它具有同时显示、自 动识别、适应数字或模拟传感器等功能，对一 些故障能够自动诊断，并能自动适应通讯线路。
一、KZS/M－Ⅰ型轴温报警装置的 组成
KZS/M－Ⅰ型轴温报警装置是一个整机系统， 它包括KZS/M－Ⅰ型轴温报警仪(即控制显示器)、 温度传感器和KZS/M－Ⅰ型轴温数据监测记录仪 三个部分